[其他]振動監測系統中消除傳感器漂移的方法

無效

• 申請號: 88101105
• 申請日: 1988-03-02
• 公開（公告）號: CN88101105A
• 公開（公告）日: 1988-09-14
• 發明（設計）人: 邁克爾·特沃多克里伯
• 申請（專利權）人: 西屋電氣公司
• 主分類號: G01H11/00
• 分類號: G01H11/00;G01M1/22;G01M13/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 李強

本發明涉及一種在渦輪機中對一排或多排旋轉葉片，進行葉片振動監測和判斷的改進方法。

高速渦輪機，如蒸汽輪機或燃氣輪機，通常都包含多個沿軸向排列的葉片排，這些葉片排在沿軸向流過渦輪機的高壓流體形成的壓力作用下旋轉。由于葉片的造形復雜，葉片的自然機械共振頻率可能與某種葉片轉速和由此產生的轉動諧波相吻合或被其所激勵。因此需要花費精力設計渦輪葉片，使它們在正常運轉速度與渦輪機轉速的臨界諧振波處不會產生共振。否則，由旋轉速度激發的葉片共振可產生應力，使葉片斷裂引起嚴重破壞，并導致停機進行大規模的檢修。為了防止出現上述問題，在渦輪機運行之前，需要進行詳細的試驗以確保葉片在正常運行時不會產生共振。

在機器運行中同樣也需要對轉動的葉片進行監測，以便探明渦輪機投入使用后逐漸顯露出的振動問題。在運行中進行判斷的必要性，部分是由于在投入使用前所進行的估算不可能將葉片置于與正常運行時所經受的同樣溫度、壓力和轉動條件中，對葉片的振動進行連續監測也是同樣重要的，以便能夠檢測出那些新出現的，表明結構變化的振動。如果未能測出任何這種振動，裂痕的發展有可能導致嚴重損害并花費很多時間停機檢修。

盡管以前的非運行估算方法已成功地消除了許多嚴重的振動問題，但是在運行中檢測的系統設計，尚不能提供能防止出現上述問題而必須的全面可靠監測。某些有限的，能夠監測運行過程中葉片振動情況的系統使用的是多個永久固定的非接觸傳感器。這些傳感器徑向分布在轉動葉片周圍，以監測每個葉片尖部相對于它們正常位置的振動。Luongo在美國專利第4573358號中公布了一種典型設計，該系統與其它那些能將振動信號輸入分析儀器的系統都有某些限制，影響了它們在不中止運行條件下，對穩速運轉或者以同步速率運行的渦輪機進行監測的適應性。這些系統中，沒有一個被認為是適合于對渦輪機中多個穩定或同步速率運行的葉片，進行連續監測并能迅速測出新的結構缺陷，在發生重大損壞前使機器停止運轉。通常見到的不一致現象，例如出現在永久固定的傳感器系統中的靜態效應，將致使從葉片位移數據重建的振動波形產生畸變。先有技術中對位移引入補償因子的辦法基本上只是一次性糾正的辦法，并不適于監測穩速或以同步速率運行的渦輪機。Luongo分開的校正傳感器漂移的技術是在低速運轉中得到的數據，該數據取自兩個已知的葉片諧振頻率之間，便于在那些據悉無振動的頻率上，檢測葉片的位置。低于正常運行速度時取到的校正數據，確定給出了在沒有任何葉片振動情況下精確測定傳感器位置的方法。但若為得到這個數據而改變運行中渦輪機的轉速通常是不可能或至少不方便。這種強制性在發電廠中表現為，必須使渦輪機同步速率運行以保持穩定的輸電頻率。另外，在低于運行速度時得到的校正數據無法將測量速度與運行速度之間的動態效應差考慮進去。例如，一旦渦輪機進入正常運行速率，熱膨脹和向心力會進一步改變傳感器的一致性。在運行的渦輪機上應用該方法也無法對由傳感器位移產生的重大錯誤進行連續校正。在缺少一種能對傳感器的不一致性進行靜態和動態校正的改進技術時，當傳感器位置移動后，通過連續監測得到的數據便趨于畸變。因此，可以認為連續校正技術對進一步減少傳感器位移影響是必要的，這種位移效果導致信號分析中出現不希望的噪聲。改進的校正技術應允許在不中斷設備正常工作狀態下，能有效地監測葉片尖部的振動。

本發明的首要目的在于給出一種能監測并分析葉片振動的改進方法。

因此，考慮到這個目的，本發明的最佳實施方案在權利要求1中所重述的監測葉片振動方法中給出。

本發明最佳實施方案將通過舉例，參照附圖進行描述，其中：

圖1是一個簡化的，包括4個傳感器和一組6個葉片的渦輪機軸向示意圖。

圖2表示測出的，對應于葉片B₁到達傳感器S₁的時間間隔。

圖3表示測出的對應于葉片B₂到達傳感器S₁的時間間隔。

圖4表示測出的相對葉片B₁到達傳感器S₂的時間間隔。

圖5給出一種葉片尖部振動位移數據的理想時間序列，如果傳感器位置沒有移動或者沒出現不一致現象時，該序列可直接測量到。

圖6表示在葉片尖部振動位移數據的時間序列上出現的傳感器位移效應。

圖7表示通過計算葉片到達四個傳感器中每一傳感器時的平均到達時間而得到的校正位移數據。

本發明方法將舉例描述并給出對蒸汽輪機進行振動監測的特例。但本發法通常也用于對裝有葉片的渦輪機進行監測的那些系統。